[发明专利]预挂渣皮的冷却壁

说明书

技术领域

本发明涉及高炉冷却壁，特别是涉及一种预挂渣皮的冷却壁。

背景技术

高炉冷却壁是高炉结构的重要组成部分。

按材质分类，目前冷却壁可分为铸铁冷却壁、铸钢冷却壁、铜冷却壁、以及热面用铜质冷面用钢质的复合结构冷却壁等。冷却壁朝向高炉内侧的表面有光面的、凹凸槽的，也有其他结构形式的，但主要还是凹凸槽结构为主。凹凸槽的作用是便于镶嵌耐火材料保护层以及在耐火材料被磨损掉以后便于在冷却壁表面形成挂渣保护层。

镶嵌在冷却壁表面的耐火砖能够有效的保护冷却壁不受炉料磨损，同时也在炉壁形成一道热阻以降低炉壁散热能耗。但冷却壁表面的耐火材料所处使用环境十分苛刻，它要长时间在高温的条件下承受炉渣的侵蚀、炉料的磨损、上升煤气流的冲刷、温度变化的热冲击等，因而一般几个月或稍长时间就被逐步磨损或冲刷掉。耐火材料被磨损冲刷掉的原因主要是耐火材料一般为脆性材料，燕尾槽处的巨大剪切力很容易造成镶砖的根部断裂，从而造成耐火材料保护层的脱落甚至整体垮塌。

没有了耐火材料的保护，冷却壁表面就会暴露出来直接接触高温炉料与炉气的冲刷与侵蚀。同时，由于没有了耐火材料层的隔热，冷却壁内冷却水会带走大量热量，造成大量热量的散失，表现为生产的高焦比与高能耗。

在高炉的熔融带，当冷却壁耐火材料被冲刷掉以后，炉渣会粘接到炉壁上形成了一个保护层，炉渣保护层的作用同样是隔热并防止冷却壁表面被磨损，但这种渣皮与冷却壁的粘接不牢固，会频繁脱落，有时会造成冷却壁局部过热，甚至烧毁个别冷却壁。

而高炉的中上部一般很少有熔渣，因此冷却壁耐火材料被磨损后，很难有炉渣附着，这必然会造成冷却壁金属结构的直接磨损和极大的热量损耗。由于很多高炉的冷却水管是上下联通的的单路控制，高炉可能因为中上部冷却强度过大而造成整体运行效率的下降。

为了防止出现高能耗与冷却壁的烧毁等问题，高炉一般都采用定期的内壁喷涂喷补或压入造衬修补，目的都是在内壁耐火材料被磨损后，设法重新在内壁上构筑一层新的耐火材料保护层。

但无论是喷补还是压入，材料的使用寿命依然很短，干法喷涂的内衬一般半年或稍长时间即已脱落。因此，高炉在使用炉役内，为了保证高炉的正常运行，定期的内壁喷涂或压入是一种常态的内衬维护工作。而在镶嵌耐材损坏后或喷补材料损坏后，只能指望冷却壁附着粘附一层炉渣来隔热和保护冷却壁了。

发明内容

由于高炉内的工况条件十分恶劣，冷却壁热面不管采用何种耐火材料，其寿命都不会太长。如何在冷却壁表面形成稳定的渣皮保护层，才是解决高炉节能与长寿的关键。

本发明的目的就是要研制出高强度、高导热并耐高温的冷却壁壁面覆盖材料，并在冷却壁安装上高炉之前，用适当的方法将该材料安装固定在冷却壁的内壁表面上。该材料不会因为燕尾槽处的断裂造成覆盖层的垮塌，而且其耐磨性能极好，因而也不会被很快磨损掉，从而能够长期覆盖于冷却壁热面上。待冷却壁安装上高炉之后，相当于冷却壁内壁上有了一层永久性预挂炉渣，起到保护冷却壁与隔热作用，且长期安全存在，从而达到延长冷却壁乃至高炉寿命的目的。

本发明的具体方案是：在内壁带有燕尾槽的铸铁、铸钢或铜冷却壁内壁上预制一层人工合成渣皮材料，该人工合成渣皮材料由耐火材料和硅酸钙粉末及金属钢纤维按一定比例配制。耐火材料由矾土、刚玉、碳化硅、氧化铝微粉、硅灰以及结合剂、减水剂按一定比例混配均匀，结合剂为铝酸盐水泥或磷酸或磷酸二氢铝等。该人工合成渣皮材料中钢纤维的含量按体积比应达到10％～20％，重量比应达到15％～40％。硅酸钙粉末的加入是为了保证人工渣皮在使用时更容易粘附炉内熔渣。

本发明的具体实施方法是：首先配制上述预制渣皮材料混合物(混合物中不包括钢纤维)，并加入自来水或液体结合剂(磷酸或磷酸二氢铝)将混合物搅拌均匀成泥浆备用。确定预制渣皮层厚度，一般可确定为50～200mm厚(不包括燕尾槽深度)，然后在冷却壁上支上模板，将金属钢纤维逐层均匀撒入冷却壁燕尾槽及整个预制渣皮空间部位。燕尾槽内填满钢纤维之后，注入上述泥浆。由于泥浆的流动性能极好，注浆的同时还配合振动模板，浆体会很快填满钢纤维间的所有间隙。待浇注体硬化后脱模烘烤至350℃即可。